2023年高中化学第1单元分子构型与物质的性质(第一课时)课件

第一单元分子构型与物质的性质专题4分子空间结构与物质性质第一课时分子的空间构型[复习与思考]1、衡量电子的运动状态有哪些要素？电子层、原子轨道、原子轨道的空间伸展方向和电子自旋状态。2、共价键形成的本质是什么？3、共价键的特点和类型？①饱和性：每个原子能形成的共价键总数是一定的。②方向性：除s轨道是球形的以外，其它原子轨道都有其固定的延展方向。原子轨道重叠后，高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。5、S原子与H原子结合为什么形成H2S分子，而不是H3S或H4S？

6、如何解释C原子与H原子结合形成的是

CH4分子？

H2S和CH4有怎样的空间构型？鲍林，美国著名化学家LinusCarlPauling，1901年-1997年

鲍林在探索化学键理论时，遇到了甲烷的正四面体结构的解释问题。为了甲烷的正四面体结构，说明碳原子四个键的等价性，鲍林在1928一1931年，提出了杂化轨道的理论。杂化轨道理论---L.Pauling

原子在形成分子时，为了增强成键能力，使分子的稳定性增加，趋向于将不同类型的原子轨道重新组合成能量、形状和方向与原来不同的新原子轨道。这种重新组合称为杂化；杂化后的原子轨道称为杂化轨道。

常见的杂化轨道有：sp3sp2sp关于杂化轨道的注意点（1）只有能量相近的轨道才能相互杂化。（2）形成的杂化轨道数目等于参加杂化的原子轨道数目。（3）杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。因为杂化轨道的形状变成一头大一头小了，用大的一头与其他原子的轨道重叠，重叠部分显然会增大。(4)空间排斥力最小。实验测得

CH4的立体构型为正四面体C:

1S22S22PX12PY12PZ0若认为CH4分子里的中心原子碳的4个价电子原子轨道––2s和2px,2py,2pz分别跟4个氢原子的1s原子轨道重叠形成σ键,无法解释甲烷的4个C-H键是等同的,因为碳原子的3个2p轨道是相互正交的(90夹角)，而2s轨道是球形的。1、CH4分子的结构（1）正四面体键角：109°28’

（2）sp3杂化一、分子的空间构型与杂化轨道理论：每个sp3杂化轨道的形状为一头大，一头小，每两个轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体型为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。轨道的能量和伸展方向发生改变，轨道数目不变(1+3=4)

四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。109°28’

思考题：为了满足生成BF3和BeCl2的要求，B和Be原子的价电子排布应如何改变？用轨道式表示B和Be原子的价电子结构的改变。

BF3中的B是sp2杂化，BeCl2中的Be是sp杂化。

2、BF3分子的结构（1）平面三角形键角：120°

（2）sp2杂化一、分子的空间构型与杂化轨道理论：2s2pB原子的基态2p2s激发态激发（平面正三角形）sp2杂化轨道2p杂化---分子呈平面正三角形分子呈平面正三角形（2）sp2杂化sp2杂化轨道的形成和特点：

由1个s轨道与2个p轨道组合成3个sp2

杂化轨道的过程称为sp2

杂化。

为使轨道间的排斥能最小，3个sp2杂化轨道呈正三角形分布，夹角为1200。每个sp2杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/3s

轨道和2/3p

轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。3、BeCl2分子的结构（1）直线形键角：180°

（2）sp

杂化一、分子的空间构型与杂化轨道理论：（3）sp杂化---分子呈直线形2s2pBe原子的基态2s2p激发态激发sp杂化轨道（直线型）2p杂化sp杂化轨道的形成及特点：

由1个s轨道和1个p轨道“混杂”成2个sp杂化轨道的过程称为sp杂化，所形成的轨道称为sp杂化轨道。为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为1800

。当2个sp杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就会形成直线型分子。

小结：

杂化轨道理论杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：sp、sp2、sp3未杂化杂化轨道:

保持原来形状垂直与杂化轨道杂化轨道理论要点：1.同一原子中能量相近的原子轨道可以重新组合，形成新的杂化轨道。2.杂化前后轨道数目不变，新形成的几个杂化轨道能量相同。3.杂化轨道的形状发生了变化，更有利于有效地重叠，成键能力更强。4.杂化轨道的伸展方向发生变化，杂化轨道在空间力求最大夹角（排斥力最小）。轨道形状发生变化！轨道空间伸展方向发生变化！轨道数目不变！轨道能量发生变化！用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况sp2杂化5个σ键1个π键用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况sp杂化,

3个σ键,2个π键每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小。两个轨道间的夹角为180°，呈直线形。

甲烷、乙烯、乙炔的结构及sp3、sp2、sp

杂化小结：杂化轨道的空间取向杂化类型spsp2sp3

杂化轨道夹角杂化轨道空间取向实例180º

120º

109.5º

直线正四面体BeCl2C2H2BF3C2H4CH4CCl4

平面三角形氨分子的成键情况水分子的成键情况

二、确定分子空间构型的简易方法1、方法注意：①中心原子A的价电子数=主族序数=最外层电子数;②配位原子中卤素原子、氢原子提供一个价电子，氧和硫原子按不提供价电子计算。③阳离子离子应减去电荷数,阴离子应加上电荷数.（一）由分子的价电子对数判断(适用于ABm型分子：A是中心原子，B是配位原子)中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×mn=2（1）内容

对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低，最稳定。二、价层电子对互斥理论价层电子对（n）=（中心原子A价层电子数+配位原子B提供的电子数±电荷数）/2注意：O、S做配位原子不提供电子

X、H做配位原子提供1个电子+负电荷，-正电荷价电子对的空间构型电子对数目：234空间构型：直线平面三角形正四面体

180o1200109.50n=2sp杂化n=3sp2杂化n=4sp3杂化（2）价层电子对（σ键电子对和未成键的孤对电子对）代表物电子式中心原子结合原子数σ键电子对孤对电子对价层电子对数H2ONH3CO2CH4:::HOH::::HNH:H:::HCH:HHOCO::::::::2342224314404202中心原子代表物中心原子结合的原子数分子类型空间构型无孤对电子CO22AB2CH44AB4有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形正四面体V形三角锥形孤对电子对分子立体结构影响较大。价电子对之间的斥力大小顺序为：孤电子对与孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对与成键电子对之间的斥力。NH3分子中H-N-H的键角为107.3°,H2O分子中H-O-H的键角为104.5°,CH4分子中H-C-H的键角为109.5°中心原子上无孤对电子的分子：VSEPR模型就是其分子的立体结构。中心原子上存在孤对电子的分子：先由价层电子对数得出含有孤对电子的价层电子对互斥模型，然后略去孤对电子在价层电子对互斥模型占有的空间，剩下的就是分子的立体结构。请判断下列分子的价层电子对与分子空间构型分子BeCl2BF3CH4CO2NH3H2O价电子对数轨道杂化类型中心原子有无孤对电子几何构型234244spsp2sp3sp3sp3sp直线形直线形

平面三角形正四面体三角锥形V形无无无无有有1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A．CO2与SO2B．CH4与NH3